DE1618730A1 - Verfahren zum Herstellen von Harnstoff - Google Patents

Description

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1Xp(.l09.F.Wt{ckintfln,Dr.lng.A.We!ekniann .

Wpi.lnf-H.Wilckewn.IHiH.Phyi.Dr.K.Fincki 1618730

• MBMkM 27« WHiltiralt 22

Horek Hydro-Blektriek &nsl8tofakti®eelekab₉

Oslo»

Norwegen·

Verfahren sum Herstellen voa Harnstoff·

Erfinder** Dipl. Ing· Per Hellvard Nils an, Heraya» und Dipl.Ing Löiv YlTiBBkGT, Hereya· '

Dies· Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen yon Öainstofferi ons Aamoniok und KohlenBÄuro bei beeigne tön Druck- und Teaperaturrerhaitnissen, Aaanoniak und Kohlensaure bilden Buerefr üamonlumoarbamat» das weiter «u Harnstoff und Wasser ungebildet frird· Sie Umbildung des Carbamate au Harnstoff 1st unyollstSndig, und die nicht umgebildeten Reaktanten müssen daher zurtlokgerronnen und sum Harnstoffreaktor zurückgeführt werden.

Es sind bisher eine Reihe Verfahren entwickelt oder Torgesohlogen vmrden₍ um die nloht umgebildeten Reaktanten zur Harnstoffsynthese zurückzuführen. So ist es bekannt« die nloht umgebildeten Reaktanten sum Harnstoffreaktor als eino Auflösung von Ammoniak und Ammoniumoarbamat In Waosejsoder als eine Suspension Ton Ammonlumearbamat In einem Eohlenwassovstoff surüokcuführen.

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Bieten Verfahren haften Tier vesentliohe UBugel am» Erstens nuss ausser der Synthesenapparatur eine umfassende 7er« richtung sua Wiedergewinnen der nicht !»gebildeten Reaktanten Torhanden sein· Die Viedergewinnungsapparatur besteht aus ver- ■ sehiedenen Absorbtionskolonnen« WBrmeweehslero und Pumpen, β owio den nötigen Rohrleitungen Bwisohen den Apparaten· Diese Apparatur komplisiert und verteuert die Anlage erheblich· Zweitens ergeben diese Verfahren eine sohleohte WBrmewirtsohaft, da die exotherae ReaktionsrrSrse» die sieh in der Uiedergewinnunss·- apparatur beim Bilden des ABBoniumearbamats entwickelt_t in der Hauptsache als minderwertige Blrme im Kühlwasser verloren geht· Drittens nuss Man bei diesen. Verfahren eine warme, konzentrierte Lösung oder Suspension, des Asmonlumoarbamats sum Harnstoff* reaktor gurOokjrampen, und erfahrungegemSes bringt das Pumpen des warnen, konientrierten Anokniiumoarbamate betriebsmSesige \,.: .." Schpierlgkeiten, hohe Erhaltangskosten ete» mit sieh« Viertens r. ■■'-"■ -:...;.-■··:■. ■ ■; ■-·;·—■ ■:· ·-■■·· :"r:. .... :^::'*i£:v wird bei diesen Verfahren verhiatniamBssig Tie! Wasser oder ein;/.-; Kohlenwaeserstofi in den Harnstoff reaktor hineingefCDirt_v wodiirOh ^: die Reaktion von NH, und 0O₂ beointrSohtigt wird und das Reaktion»"!* volumen vergrOssert werden muss♦ .· ^: ■ . ■'- . ;.: .. "\ -

Die oben beschriebenen ülSngel und ffaohteile können auf ■.■/.-, die üeise überwunden werden_t dass die nicht umgebildeten Reaktanten sum Harnstoff reaktor als ein warmer Gasstrom zurückgeführt werden, der bei vorhfiltnlomflsoiß hoher Temperatur (deutsohes Patent Hr. 301.279) bis auf den Synthesendruok komprimiert wird. Diesem Verfahren haften, jedoch die unten beschriebenen Iaohtelle an· .

Falls das Komprimieren durch Stempelkompressoren

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gesoSileht, erfordern fiisse viel Hats ΏΑ sind eow@!il in Sin-· bliok auf die Ansohaffyng, den Betrieb tsnd ihro Pflege sehr kostspielig· Ss hat eich aueserdem In der Praxis dass eis Kondensieren und Ausfällen von den daraus erfolgenden betrieblichen

stt vermeiden sind· &® ist ein «eitere? BaohtaSl» wertvolle KeapreseienswSrme im Kflhltraaear oder im der Biimenlctthler des Eo^preseers verlorengeht«

Falls das Eo^rimieran äoroh

geschieht« a.B. ZentriftägaliEOiEpressoren lüS Patent 3,200.148)» ftberffindet aan die Mängel oder den Steapelkonpressoren anhaften$ stattdessen beiden folgenden Haohteile anf. Im RLnbliok auf seinem Effekt und seine Wirtsohaf tliohkeit ist der Turbokoapressor auf ▼erb&ltniemäßöig grosse dasaengen besohrSnkt, vobei die erforderliohe uasaenge in Km*A im Terhfiltnia zum Äuelaufdraok sunlmmt· Torbokempreesoren kSnnen daher mae bei seh? groseen Herstellimgseinheiten. Tererendung -finden· So entiä^it j&b& d§r Zeitsohrift fChem« and Eng« ffevs* Vom 6« September 1965» Seite 120, dass derartige Kompressoren erst beim Bauern von Harnstoffanlage« alt einer Tagesproduktion rom 1500 Φοηηβη atLsprobiert t7erden kennen« Der TerhältniomSssig hohe Drook · s.B« von 20-25 Ata bis 220 Ata - und das verhSltnismSssige niedrige IIolgevTioht des Gases, etwa 21, erfordern einen oder mehrere TurbokompresBoren mit vielen Stufen, und die Installation der Kompressoren füllt daher sehr teuer.

Es 1st bekannt, das in dem Reaktlonsgeoioeh vorhandene, nicht umgebildete Ammonlitmoarbamat, das den Harnstoff reaktor

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▼erläset, dadurch eu spalten, dass man mit oder ohne Erwärmung in mehreren Druckstufen entspannt und das Gas auf die WuIke sum Harnstoffreaktor zurückführt, dass man ihn z.B. in Turbokompressoren komprimiert, die ohne indirekte ZMsohenkOhlung arbeiten, sondern direkt duroh Zuleitung eines kühleren Gases swisohen jeden Kompressor aus Entspannen* und Carbamatepaltern (frans. Patent Hr. 1.386*540) gekühlt trerden« Dies Verfahren hat jedoch awei erhebliche Nachteile« Erstens ist es not* wendig, auf einen verhSltnisaltesig niedrigen Druck eu entspannen, s.B. 20-25 Ata, um so viel HH. und CO₂ wie mSglioh eu entfernen» Dies bedingt einen hohen Druck beim Rekomprimlertn des Gases zwecks Zurückführung sum Hernstoffreaktor und setet, nie oohon erwShnt, eine kostspielige Kompressorinstallation voraus» Aueeerdem muss die Entspannung in verhSltnismussig rielen Druck* stufen vorgenommen werden, wodurch die Kosten für Entspannor und Carbamatspalter erhöht und das Verfahren kompiliert X7ird. Zweitens wird es bei diesem Verfahren nicht gelingen, genügend NH_-Gaa auszutreiben, um eine Wledergewinnungsanlage des HH-* Gases aus der Letzten Entspannung auf 1 Ata su vermeiden. Diese V/iedergewinnungsanloige besteht ztreokmässlg aus oiner Absorbtiöns· kolonne mit einem dazugehörigen V/firmeuGohslcr und einer Zirkulotionspumpa er/ecke Zuruckffihrens des vriedergewonnen NH- und OC₂ in der Form einer Ammoniumoarbamatl8sung zu den Carbamatopaltern. Eine derartige V/iedergeTjinnungeanlGge erhöht dan Strom» und Kählimsoerverbrauoh, erhöht die Anlage· kosten und orsohvrert dop Terfahren.

Hit Inertgas das in der Roaktionsmiochting befindliche, nicht umgebildete Aranoniumcarbaciat, das Λβη HarnstoffreaVtor ver-

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lSsst, mi spalten, 1st bekennt (nerv· Patent Nr* 101*761)» Bio groase Menge Inertgas, die Ia Umlauf gehalten werden muss, 1st aber vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus ungünstig« Bei Harnstoffrerfahren, bei denen die nicht ungebildeten Reaktanten als Caxbamatlösung zum Reaktor gurttokkehren, 1st das Inertgas bein Kondensieren des ausgetribanen Gases unerwünscht. Bei Harnstoffverfahren, bei denen die nioht ungebildeten Reaktanten als warmes Gas surttokkehren, erfordert das Inertgas ein TergrOssertes Volumen des Harnstoffreaktors·

Weiter ist das Spalten des nioht ungebildeten Anmonlunoarbanats der ßeaktlonsmisolning, die den Harnstoff» reaktor verlaset, duroh Austreiben bei hohen Druok und hoher Temperatur bei gleichzeitiger Zuleitung von Anuonlakgas (franz. Patent Nr. 1.356.508) bekannt· Dies Verfahren hat den erheblichen Naohteil, dass das Gemisch eine grosse Stange ungelöstes NH, enthält, das später ausgetrieben und Bieder· gewonnen werden nuss.

Sohliesslieh ist das Spalten nioht ungebildeten Araooniunoarbanats in der den Harnstoffreaktor verlassenden Reaktlonsnisohung duroh die Austreibung bei Erlernung unter Druok Über 10 Ata und gleichseitiger Zuleitung von Kohlen* sinregas in Oegenetrom bekannt (norw. Patent Sr. 102*962)· Das Austreiben duroh Zuleitung von CO₂*Gas la Oegenstron lur Hamotoffsohmelze hat den übrigen bekannton Verfahren «um Spalten von Annonlunoarbanat gewisse VorsSge voraus· Das Verfahren aber, das in eben ermähnten Patent beschrieben 1st, leidet an mehreren erheblichen Nachteilen. Falls die Aus* treibung bei einen niedrigeren Druok als des Syntheoondruok

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geschieht, muss man «ine warme, konsentrlerte Ameoniumoarbanatlösung zum Harnstoff reaktor Eur&okpumpen - mit den daraus erfolgenden betrieblichen Beeinträchtigungen· Aueserdem muss verh&ltnismSssig viel Wasser beim Kondensieren des Carbamate Bugeleltet werden, indem die COp-Menge entscheidend IBt₉ V7ie riel Wasser benötigt wird, und dies Wasser wirkt eioh ungünstig auf das Oleichgewicht des Harnstoffreaktore ans· Der Hauptzweok der rorliegenden Erfindung ist ein Verfahren mm Herstellen τοη Harnstoff aus IH- und CO₂, doe eine geringere Kapitalanlage erfordert, niedrigere Produktion»» koaten sur Folge hat und einfacher 1st als dl· bisher bekannten Verfahren but Harnst of Herstellung. Ein besonderer Zveok der Erfindung 1st die Herstellung Ton Harnstoff bei Reelrkulation der nicht umgebildeten Reektanten als warmes Gas durch üfurbokompresaoren auch in kleineren Produktionseinheiten, als dies bisher möglich war·

Das erflndungsgemSsse Verfahren bietet erhebliche technische und wirteohaftliohe Vorteile gegenüber den viafcer bekannten Verfahren dar· Sie einleitungauolee erofihnten Mangel oder Nachteile werden duroh das neu· Verfahren entweder beseitigt oder ertfblioh eingesohrankt*

Die Erfindung betrifft «in Verfahren *ur Herstellung Ton Harnstoff aus IH- und CO₂, dl· bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur tu Ammoniuaoarbamat und Harnstoff bei indirekter Kühlung mit Wasser umgebildet werden, wobei gleloh* ■eitig Dampf hergestellt wird, wonach nioht uagebildetos immoniumoafbamat in HH- und CO₂ auf dl· Weise gespalten wird, dass die Reaktlonsmisohung In einem odor mehreren Druckstufen

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▼or der endgültigen Entspannung bis auf etwa atnosphSrieohea Druck entspannt wird und in wenigstens einer dieser Bruokstufen ffSrmo zugeführt wird, und dass wenigstens w&nrend der letzten Druckstufe das Reaktlonsgemlsoh mit COg-Gae in Gegenstrom behandelt wird, wonach die bei Jeder Druckstufe ausgetriebenen Gase in die Harnstoffsynthesenetufe saxftok~ gefOhrt werden. Das Heue und Charakteristische bei diesem Verfahren besteht darin, dass das au? benOtigte, frische CO. hauptsächlich durch die spaltung al© warmee Gas zugeführt ντίτά, und d&ss das ausgetriebene, mit CO₂ angereicherte Gas und die aus den übrigen Druekstufen abgetriebenen Gase auf dem Synthesendruck komprimiert und als Wariogasstrom sur erwähnten Harnstoff* syntheoenetufe zurückgeführt werden· Each einer Torgezogenen Auaföhrung des erfindungsgemSssan Verfahrens χΑτά das für üio Harnstoffsynthese benötigte frische CO₂ insgesamt durch die Carbamatepaltung als warmes Gas zugeleitet* TTm das Heaktionsgeoisoh. vergehend roia HH· su befreien₉ haben iTir es weiterhin als vorteilhaft angesehen, dass das bei der Carbanatspaltung zugeführt©_t v/arnc CO₂-GaB alles in der letzten Druckstufe hinzutritt·

Falls die Harnstoff schmelze in stiel Druekstufen aus* gedehnt wird, sollte der Druck in der ersten Stufe 50 bis . 150 Ata und In der tuelten 30 bis 100 Ata betragen. Die erste Druckstufe kann nur eine Entspannungßstufe sein, aber getröhnlloh 1st es vortollhaft, auch In dieser Stufe etuas TTärme zuzuführen, -um mehr Ammoniuiaoarbaaat zu spalten· Falls die Harnstoffschmelze nur in einer Druokstufo ausgedehnt wird,

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oolite der Druck hier 50 bis 150 Ata, vorsugetreiBe 40>50 # des rucks des Synthesenreaktors betragen,

Ein Seil des dar Harnstoff synthane aufführten, frischen COg-Gases kann ausoer der Garbamatspaltung eueh direkt der Synthesenatufe in bekannter Weise {»geleitet wurden. Statt einen feil dieser COg-PrieohgaBmenge der Synthesenetuf« direkt ssusuftQiren, kann dies Gae auch dem Rfiokgasntron vor einem der Kompressoren sugeleitet werden· Bas Zweeb· massigste ist aber« das ganse für die Harnstoffsynthese benötigte, frische COg-Gas zar Behandlung der Harnstoff» sohmelse in der lotsten Druckstufe auauführen, TTOduroh die Vorzüge errungen werden, die aus dem Folgenden hervorgehen»

Srf indungsgemSas werden Hamatoff und Aamoaiiamcarbamat bei indirekter Kühlung mit Wasser gebildet, und zwar do, dass gleichzeitig Dampf hergestellt trlrd, und die Beaktioneraieohung wird in einer oder mehreren Druckstufen entspannt, YorEUgarreise in ewei Stufen, unter Zuleitung von warmen CO₂~Gaa wenigstens ,cur letzten Druokotufe, und die aus sämtlichen Druoketufen aus«· getriebenen Gase werden Eur Harnstoffe^nthesenotufo auf die ügIsö EurtÜckgoführt, dass sie s,B. in Turbokorapresooren. koapriniert werden. Bei Entspazuimig in einer Stufe t&rd doo Gas adiabatlßoh komprimiert, bei Entspannung in suei oder mehreren Druckstufön kühlt man direkt durch Zuleitung kühloren Gases bib don Entepannern mid Carbanatapaltern zuisahen den Kompressoren. Nach der endlichen Entspannung bis auf etwa atmosph&risehen Druok wird die Hamotoff-'UasseroohmQlcso sum Eindampfen .und Aussp_ritßon in üblicher Woiee t?eitergepumpt· Eine genauer© Beschreibung dec Torf ahrens let sp&ter in

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Anknüfung an Pig. 1 und 2 gegeben·

Die Vorzöge der gegenwärtigen Erfindung gegenüber den bisher bekannten Verfahren sind:

Erstens stellt sioh die Komprossorinatallation erheblich einfacher und billiger bei grSssersr !leistung· Durch die Verwendung des CO^-Gases zum Spalten des Ammoniumcarbamatee genügt es, nur auf 40-50 Ata zu entspannen, um ein nicht umgebildetes HH- auszutreiben« während man sonst bis auf 20-25 Ata entspannen musste» Bei einem Synthesendruck von z.B. 220 Ata wird daher der Druck zum Rekomprimieren des Gases von etwa 10 auf etwa 5 herabgemindert. Der geringere Druck ermöglicht es in der Praxis« die Anzahl der Turbokompressoren von z.B. 3 auf 2 herabzusetzen« Dadurch dass das meiste des :. für die Harnstoff synthese nötigen, frischen COg-Gases bei der Carbamatspaltung gebrauoht wird, wird das durchschnittliche Holgewicht der ausgetriebenen Gase von etwa 21 auf etna 28-33 erhöht, wodurch es mSglioh wird« die Zahl der Lauf roder in den Turbokompressortn herabzusetzen. In Bezug auf die Komprimierung der Gase bringt die gegenwärtige Erf induns zwei r/eitere Vorteile mit sich. Bei Turbokompressoren lot der wirtsehaftlich erreichbare Auslaufdruok annähernd proportional mit der Gasmenge in Nnr/k· In der vorgezogenen Ausführung der Erfindung, wobei das frisohe COg der Harnstoffsynthese hauptsächlich in der letzten Cexbamatepaltungeetufe zugeführt wird« wird der Ausleufdruck des COg-Komprassors bedeutend niedriger ale der Synthesendruok« wahrend die Gasmenge duroh

dit TurbokomprtBBoren zur Rezirkulation ton narmem Gas zum Harnstoffreaktor mit der sugeführten Uenge frioohee

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zunimmt. Der niedrigere Druck macht es praktisch mOglloh, Turbokompressoren auch für die Zuleitung der gesamten COp-Frisohgasmenge zu benutzen, und gleichzeitig erreicht man aufgrund der grösseren Gasmenge eine bessere Leistung der Turbokompressoren, welche das warme Gas auf den Synthesendruok komprimieren.

Zweitens kann die Entspannung in weniger Drucketuf en gegenüber den bisher vorgeschlagenen Verfahren durch Bezirkulation τοη warmem Gas duroh Surbokompressoren durchgeführt werden« Dadurch wird die Zahl der Entspanner und der Carbaeatspalter herabgesetzt, und das Verfahren vereinfacht.

Drittens vermeldet man bei der Erfindung eine Anlage zur Wiedergewinnung τοη HH- aue dem Gas aus der endlichen Entspannung auf 1 Ata, Indem der HH--Verlust der Harnstoffschmelze bei einer Entspannung auf 40-50 Ata bei Austreibung τοη CO₂-GaS nur »och 1/4 des HHw-Verluetes bei bisher Üblichen Entspannungen auf 2-25 Ata betragt· Venn man allerdings einen etwas grfleeeren IH--Verluet bei der endliehen Entspannung auf 1 Ata zulfteet, oder wenn da« Gas zur Herstellung τοη HH-1 IiH.NO-, (HHj)₂SO* usw. benutzt wird, kann die Entspannung in einer einzigen Druckstufe bei z.B. etna 100 Ata vorgenommen werden·

Die vorliegende Erfindung maoht es in der Praxis nöglioh, sieh der TTaragaszlrkulatlon und der Turbokoeprezeoren bei Jeder Komprimierung bei bedeutend geringeren Produktioneeinheiten als bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung τοη Harnstoff zu bedienen« 0» dl· Vorteil· der tfaragaezirkul&tion und der Turbokemprezioren bei Jeder

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Komprimierung auszunutzen, musste man bei bisher bekannten Verfahren eine geringete LeistungsfShigkeit von HOO-150Ö T Harnstoff pro Tag voraussetzen, nährend die gegenwärtige Erfindung eine Senkung dieser Grenze auf weniger als oa. 1000 T Harnstoff pro tag ermöglicht·

Bas erfindungsgemäese Verfahren wird also gegenüber bisher bekannten Verfahren Im Ganzen erheblieh vereinfacht, wodurch Baukosten eingespart werden, die Instrumentierung der Anlage vereinfacht wird, die Anlage leichter za bedienen ist, die Instandhaltungskosten vermindert r/erden und nan sich für die Anlage mit einem kleineren Grundstück begnügen kann.

Nach der Erfindung wird der Hamstoffsynthesenstufe Ammoniak und warmes Rücklauf gas aus Ammoniak, Kohlendioxid und etwas Wasserdampf zugeleitet_β Das frische Ammoniak, das in gasiger und flüssiger Form zugeführt wird, wird vor der Einführung in die Synthesonstufo mit den warmen Eüeklaufgasen vermischt· Sie Harnstoff-synthesenstufe kann einen oder mehrere in Serien geschaltete Reaktoren umfass@n₉ z.B. einen Kohraärmewschselreaktor oder einen Vorreaktor und einen oder mehrere Nachreaktoren· Die Dampfproduktion dieser Synthesenstufe genügt normalerweise zur Dechung des gesamten Dampfbedarfes des Verfahrens« Die Intertgase_e welch© vornehmlich mit dem Kohlendioxyd in das Vorfahren hineinströmen j können in bekannter Weise unter vollem Syntheoendruok, beispielsweise 100-400 Ata, vorzugsweise 200-250 Ata, abgelassen werden, Die Temperatur der S^rnthesenstufe kann 180~220°C betragen,' ^e nach dem Druck und dem Ilolverheitnie won ΗΗ«/θΟ« des einströmend an HecJctionGgemioeheG, welohes ψοά 2s 1 bis 4x1

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betragen kann, vorzugsweise utdeohen 2i1 und 3t 1« Die Spaltung ▼on nicht umgebildetem Ammoniumearbamat der die Synthosenstufa ▼erlassenden Schmelze kann in einem oder mehreren Druokstufen vorgenommen werden, vorzugsweise 1-2 Stufen bei 30-150 Ata.

Beim Spalten in einer Druckstufe geschieht die Spaltung als Austreibung durch warmes CO₂-Sa. Vor der Austreibungskolonne kann ein Enteponner oder ein Spalter und ein Aus* scheider in bekannter Weise angebracht werden, sodass ein IeIl der Spaltung in diesem Enspanner oder Spalter vor sich geht« worduroh die erwähnte Kolonne entlaßt et wird, oder man

φ kann einen Vorwärmer ohne einen besonderen Ausscheider vorsehen« Wärme muss unter allen ITmstSnden während der Spaltung zugeführt werden, und diese t/firme kann gauss oder teilweise führend des Austreibens durch CCU-Gas zugeführt warden, z.B. duroh inwendige Dampfspiralen oder Wfirmewechsler, oder durch Bnssere, mit der Austreiberkolonne verbundene Y/firmewechsler. Beim Spalten in zwei oder mehreren Druokstufen wird die letzte Stufe als Austreibung mit warmem COg-Gas ausgeführt, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Entspanner, Spalter odor

_Ä Vorwärmer wie bei der Ausführung in einer Stufe· Dieselben Kombinationen oder Einzelausführungön könnon in den Übrigen Druokstufen zur Anwendung kommen, vorzugsweise werden diese aber als Sinaelspaltungostufen in bekannter Weise in Erscheinung treten, während, wie oben beschrieben, die Austreibung nur in der letzten Druckstufe vor eich geht.

V/ärmo hub β in mindestens einer Druckstufe zugeleitet werden. Die ausgetriebenen Gase worden alo warmer Grasstrom mit Hilfe von Turbokomproosoren in den Syntheoenreaktor

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rttekgeführt. Die auf diese Weise behandelte welohe die letzte Druckstufe verlässt _f lot eoauoagon frei ve» Ammoniak und kam sum Eindampfen und sum weiteren Verarbeiten rreitergeleitet werden»

Das @rftaduiagegesiäsE© Torfahren, wird nachstehend unter

BeBUg auf die Figuren 1 und 2 nihor beschrieben· Biee© Beispiele o:lnd zur Illustration der Erfindung beschrieben «ad sind nicht als begrensend aufzufassen.

Fig. 1 stellt ein Beispiel eines Vorganges dar»

wonach die Harnstoffschtnals® aus einem einsigen Synthesenreaktor in zwei Drucketuf en mit Carbamatepaltung und Wöinaesufuhr in beiden Stufen entspannt wird? führend Fig. 2 einen Vorgang darstellt_v in welchem di© Harnstoffsohmelsse in einer eineigen Druckstufe unter warmessufulir entspannt wird»

Raoh Fig· t wird, flüssiges Aaneniak 1 mit der Pumpe 2 über 3 la einen Affimoniakverdampf er oder AEJsoniakvoitjormer 4 gepumpt. Der daraus entwoichende Aiamoniakstrom 5 mit dem Hftckflueegasstrom 5 vermengt» der vorher im uecholer 7 abgekühlt tTurJ.o. Der garn» Strom 8 geht dann Eum V/armeneolia3?.reaktor 9» Der gestrichelte <^trom 10 deutot an, dass ein Te:ll des Kohlondioxydes gegebenenfalls auch vor dem Synthesenretiktor zugeführt werden kann} Jedoch χτίτά dl« Hauptmengt des für die Harnstoffoyntheee nötigen, frisohen Kohlandioxycioö der Letzten Oarbamatspaltungsstufe zugeleitet· Im T72b»egeoheolreaktor 9» no bei 11 V/asser zugeleitet wird, wird der Danpf 12 hergestellt, der als gesättigter Dampf 44 zur Deokung des V/armebedajtf es bemit st ναχάοη kann« und/oder er nird in Y/ärri9T7*ohslGr 7 unter abkühlen der uarmen Rücklauf gase

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15 überhitzt und als Überhitzter Dempf 45 la dar Dampfturbine für den Kcmpressorbetrieb verwendet· Ton Reaktor 9 geht das Reaktionsgemlsoh 14, bestehend aus Harnstoff, Wasser, nioht umgebildetes Ammonlumoarbatiiat und gelöstes HB?» zuerst in den Inertgasausscheider 15» w> die Inertgase 16 über die Rohrleitung 17 und das Ventil 18 abgelassen werden. Statt der Rohrleitung 17 kann man hier gegebenenfalls eine Vorrichtung zum Abkühlen der Gase benutzen, um Ammoniakgas au kondensieren und daduroh die mit den Xnertgaseh ausströmende Ammoniakmonge horabzuaetsen· Das Reatetionsgemlsoh 19 wird dann beim Ventil 20 auf z*B« 50*150 Ata entspannt, und wird in den Boden des Duroh Dampf erwärmten Carban&tspalters 21 geleitet, vronach der Aus» flieseende Strom 22 zum Aussoheider 23 geht. Vom Ausscheider 23 geht der Flüssigkeitsetrom 24» der. noohmals am Ventil 25 auf z.B. 30-100 Ata entspannt wird, und wird von oben in die Austreiberkolonne 26 geleitet» In dessen Boden wird carats Kohlendioxyd 27 in Gegenstrom sur Flüssigkeit geleitet, führend gleichzeitig wanne sugeführt wird, vd· dies bei 28 angedeutet 1st, wodurch eoauaagen eine vollständige Carbanatspaltung und Gasvertreibung erzielt nird. Ilen kann auch die üärmeBufuhr bei 28 TTeglaeaen und die Carbamatepaltung und die Gtasrertelbung aus der sugofOhrten warmen Harnstoffechaelie duroh dae aus den Turbokompreijsor 30 augeführta COg-Gas besorgen lassen«

Frieehes OOg-Gas wird bei 29 ßugeführt und la Turbo* koepressor 30 auf ß.B. 30*100 Ata koapvliniert· Bas Gas 31» pelohes die Kolonne oben Yorläoet» tdrd duroh den Koapi^essor biß Bum-Druok in der ersten Stufe komprimiert und alt de» Oaafltrom 33 Texmengt« Der gescate Gasßtron 34 wird dann duroh den

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Bruokstufe unter W&mesufuhr und Aisstnilbung iait geschieht. Bei dieser Ausführung kann der Dmick im Carberaetspalter 21 und dem Austreiber 26 bei 50-150 Ata₉ verstsgewelse 40*50 £ des Synthesendrookes₉ gehalten werden» Badur@h eraielt aan ein sehr einfaches Verfahren· Dies 1st besonders da am Platee» xm die kleinen Mengen Aicnsonlak und Eohlendlozyd In der HoznstofflOsung 37 aus der Kolonne 26 In angeeehloBsen Anlogen benutzt werden könnanj eTontueXl kdnnan die E@stgase auf bekannte Art in olner kleinen Wo@eomenge absorbiert und

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lur Auetroiberkolonne 26 suxuokgepumpt warden.

um doe erfindungsgemSsse Verfahren n8her zu ο rl Su tern, eel es in den beiden folgenden Beispielen unter Besug auf Tig. 1 und 2 beschrieben.

Beispiel 1

Einem Synthesenreaktor 9 gemfiss Pig. 1 moden 28*75 HH. bei i und insgeeamt 86.45 ?A warmes Gas Bit den Bestand* teilen Jt.95 IAHH₃₁ 52.35 l'A CO₂ und 2.15 T/h HgO bei 6 lugefflhrt· Der Druck und die Temperatur des Reaktors «raren 220 Ata, fees«. 200⁰C. Bas Reaktionsgemlsoh aus 50 TA Harn· stoff, 52.55 TA HH₅ 15.7 TA CO₂ und 17.15 TA H₂O wurde auf 100 Ata beim ReduktionBTentil 20 entspannt und mit Bampf in dem ü&rmeweohsler 21 auf 180⁰C β rhi tat. Vom Ausscheider 25 geht durch die Leitung 55 ein Gasstrom τοη 26*65 TAt ^der 18.15 TA HH«« 7.80 TA CO₂ und 0.70 TA H₂O besteht. Vom Boden des Aussoheiders 25 geht durch die Rohrleitung 24 88.55 TA Harnstoffiesung mit den Bestandteilen 50 TA Harnstoff» 14.20 TA HH^₉ 7.9 TA CO₂ und 16,45 TA H₂O. Diese Lösung wurde bis auf 45 Ata beim Reduktionsventil 25 entspannt und τοη oben in die Austreiberkolonne 26 geleitet» so sie im Gegenstrom mit 38,80 TA warmem» bei 27 aus dem Zentrifugal· kompressor 50 gugeleiteten CO₂ bei gleichseitiger Dampferhitzung der Aue treibe rkolonne 26 auf 1408⁰C behandelt wurde. Der Dampf ulrd der Austreiberkolonne duroh die Leitungen 28 auge führt. Aue der Austreiberkolonne 26 wird oben 59*80 TA &es mit den Bestandteilen 13.80 T/li NH₅₉ 44.55 TA CO₂ und 1,45 TA H₂O ausgetrieben. Das Gas strQmt duroh dlo Rohrleitung 31 buk Zentrifugalkompressor 52 und rrird auf 100 Ata komprimiert» wird

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mit dem Gasstrom 55 rom Aussoheider 23 Yermengt, und das Gasgemisch wird dem Zentrifugalkompressor 35 zugeleitet» wo es auf den Synthesendruek komprimiert wird. Das warme Gas wird im Vfraevreehsler 7 gekühlt, mit zugeleitetem BB- vermengt und kehrt «um Reaktor 9 «urüok. Vom Boden dear Austreiberkolonne 26 strömt dauernd durch die Rohrleitung 57 67*35 T/h Harnstofflesung, welche 50 TA Harnstoff, 0.40 T/h HH,, 2.15 T/h CO₂ und 15*0 T/h H₂O enthalt.

Beispiel 2

GemBss Fig. 2 wurde dem Synthesenreaktor 9 29.10 T/h HH. bei 1 und Insgesamt 92*45 T/h warmes Gas 6 BUgefQhrt, das aus 29.85 TA HH-, 61.10 TA CO₂ und 1.50 T/h B₂P bestand. Der Druck und die Temperatur des Reaktors 9 betrug 210 Ata und 200⁰C.

Das aus 50 TA Harnstoff, 30.6 T/h MH₃, 24*45 TA CO₂ und 16.50 T/h H₂O bestehende Reaktionsgemisoh mxrde beim Reduktlonsrentil 20 auf 100 Ata entspannt und im WSraeweohsler 21 duroh Dampf erhitzt· Tom Aussehelder 25 wurde die Schneise dauernd roa oben in die Austreiberkolenne 26 geleitet, wo sie in Oegenetrom mit 59.50 TA 0O₂ behandelt mode, das bei 27 bei gleichseitigen Er» hitzen durch Dampf eugeleitet wurde, sodass die Temperatur der rom Boden der Kolonne ausströmenden Glflssigkelt 145⁰C betrug. Der gesamte Gasstrom τοη der Austrelberkolonne 26 über 31 und tob Ausscheider 23 über 55 besteht aus 29*85 TA HB₇, 61.10 TA CO₂ mbA 1.50 TA B₂O und uird bis auf den Synthesendruck duroh den !«■presser 52 komprimiert. Das warme Gas öird la fSratveohaler 7 gtkehlt» «it BUgeleitetem HH- Teraisoht und strtet ma Beaktor f Burflok. Den Boden der Austreibtrkolenne 26 entnimet man duroh dt· Rohrleitung 57 68.60 TA Harnstoffl8sung₉ die aus 50 TA

Harnstoff, 0.75 TA HHj, 2.65 TA 0O₂ ¹^ ^{15 5}^ ^Η2°

SAD ORiGiNAL

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103900/2093

Claims (2)

1. Norsk Hydro-Elektrisk Kreistofaktieeelskab,

   ObIo »

   Norwegen«

   Patentansprüche*

   1 · Texfahren ear Herstellung τοη Harnstoff aas Aawmiak und Kohlendioacyd, die bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur au Amaonluaoarbaaat und Harnstoff unter indirekter Kühlung mit Wasser umgesetzt werden, tjoduroh gleichzeitig Dampf herge» stellt πίτα, wonach nicht umgesetztes Ammoniumoarbamat in HH- und CO₂ auf die Weise gespalten wird, dose das Reaktionsgemisoh in einem oder mehreren Druokstuf en Tor der endlichen Entspannung auf et we Atmoeph&rendruok entspannt wird, und V/änae in wenigstens einem dieser Druokstuf en Eugeffihrt trlrd» und Aase wenigstens in der letzten Druokstufe das Reaktlonsgemisoh in Gegenstrom mit C0₂»Gae behandelt uird, wonaoh die ausgetriebenen Oase cue jeder Druckstufe zur Haznstoffsjnthesenstufe a&rttolG·» gefOhrt werden, dadurch, gekennieiohnett dass die Hauptmeng· des fttr die Hazststoffherstellung nötigen» frischen COg bei dor Corbanatspaltung als warmes Gas sugefCDurt ttird, und dass das ausgetriebene, mit COg angereloherte Gas und die ausge* triebenenr Gase aus den fEbrigen Druokstuf«n auf den Synthesen* druok kemprimiert und als waraer Goostrom stu der eroflhnten

   - 1 ·
   10960· /2 09? λ BAD ORIG»NAL

   Harnstoffsynthesenstufe eurüokßtführt »erden.
2. 2. Verfahren naoh Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, dose

   das für die Harnetoffeyntheoe nut Ige, f rieche CO₂ YÖlliß als wanes Gas bei der Carbamatspaltung zugeführt nird.

   3« Verfahren naoh jeden beliebigen der Ansprüche 1-2,

   dadurch cekonneeiohnet, dasB das geeamto, warme C0_-0ae, das bei der Carbamatepaltung eugeftihrt t7ird« in der letzten Druoketufe hinsukoffimt*

   8AD ORjGf^f_AL